L’insegnamento si propone di fornire le nozioni fondamentali per comprendere la capacità di trasmettere sforzo da parte dei differenti materiali, collegandola con le caratteristiche dei legami chimici prevalenti nelle varie classi di materiali (metallici, polimerici, ceramici, compositi, amorfi). Verranno esaminate le proprietà meccaniche e le caratteristiche applicative dei materiali metallici e non metallici usualmente impiegati nella tecnologia e verranno fornite le basi del calcolo delle sollecitazioni applicate in campo elastico.

Conoscenza di base della costituzione dell’atomo e dei legami chimici. Nozioni elementari sulle reazioni chimiche. Nozioni fondamentali concernenti le proprietà meccaniche e le caratteristiche applicative dei materiali metallici e non metallici usualmente impiegati nella tecnologia. Apprezzamento delle trasformazioni microstrutturali massive e superficiali derivanti dai trattamenti termici e termochimici di acciai, ghise e leghe di alluminio e di rame. Processi di produzione degli acciai.
Conoscenza delle caratteristiche tecnologiche dei materiali ceramici.
Conoscenza delle caratteristiche tecnologiche dei materiali polimerici.
Conoscenze di base di materiali compositi.
Capacità di leggere i diagrammi di stato, valutare le prestazioni tecnologiche di un materiale in relazione al suo utilizzo e di progettarne l’inserimento delle modifiche strutturali all’interno di un ciclo di lavorazione.
Conoscenza delle basi del calcolo delle sollecitazioni in elementi semplici e delle principali modalità di cedimento.
Un glossario di base sulla Tecnologia dei materiali e sulla meccanica strutturale.

Nozioni base di analisi matematica (nozione di derivata e integrale) e fisica

Costituzione dell’atomo, configurazione elettronica degli elementi. Tabella periodica degli elementi. Legami atomici: ionici, covalenti, metallici; legami molecolari. Sistemi monofasici e polifasici. Diagrammi di stato. Elementi di tecnologia di fabbricazione. Generalità sulle principali classi di materiali di interesse ingegneristico (metallici, ceramici, polimerici, vetri). Diagrammi di stato Fe-C stabile e metastabile. Fondamenti dei trattamenti termici massivi (tempra, rinvenimento, ricottura, normalizzazione); curve di trasformazione isoterma (curve TTT), evoluzione microstrutturale e conseguenze sulle proprietà. Trattamenti termici e termochimici superficiali. Generalità sulle principali classi di acciai e ghise e loro proprietà. Proprietà delle leghe di Al in relazione ai loro trattamenti termici. Leghe di Cu. Materiali polimerici termoplastici e termoindurenti. Principali classi di materie plastiche e loro applicazioni tecnologiche.
Basi del calcolo delle sollecitazioni: equilibrio statico dei corpi. La prova di trazione.. Stato di tensione. Stato di deformazione. Tensioni equivalenti e coefficienti di sicurezza. Sollecitazioni in elementi monodimensionali semplici. Effetti di intaglio. Cenni sugli spostamenti locali. Cenni di Meccanica della frattura. Cenni di fatica ad alto numero di cicli.

Applicazioni delle nozioni di base della chimica alle reazioni ed alle trasformazioni di fase. Alcune ore saranno dedicate alle tecniche di caratterizzazione dei materiali e ad esemplificazioni su diagrammi di stato. Temprabilità degli acciai.
Esperienze di laboratorio sulle prove sui materiali.

Si farà ampio riferimento a A. Burdese, Manuale di Metallurgia e Tecnologia dei materiali metallici, Ed. UTET Torino, 1992.
Su specifici argomenti i docenti forniranno opportune dispense.

Esame individuale scritto senza libri o appunti e orale.

Prova scritta di 1 ora volta a verificare le conoscenze minime necessarie per sostenere l’esame, seguita, di norma nello stesso giorno, da un orale in cui si valutano le conoscenze e competenze sia sui materiali di impiego tecnologico sia sul calcolo delle sollecitazioni. All’orale possono accedere solo coloro che hanno ottenuto una valutazione positiva nello scritto.